JP5716610B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
上記制御端子に接続され、上記半導体モジュールのスイッチング動作を制御する制御回路基板と、
上記半導体モジュールの上記パワー端子に電気的に接続されるコンデンサ及びリアクトルと、
上記コンデンサ及び上記リアクトルを冷却する第1冷却器と、
外部機器と接続するための入出力端子と、
該入出力端子を固定する端子台と、
上記積層体を積層方向に押圧して固定する弾性部材とを備え、
上記コンデンサ及び上記リアクトルは、上記冷却器の冷却面にそれぞれ載置され、
上記複数の冷媒流路により、上記半導体モジュールを冷却する第2冷却器が構成され、
上記制御端子の突出方向において、上記制御回路基板と、上記積層体と、上記コンデンサ及び上記リアクトルと、上記第1冷却器とが、この順に配置されており、
上記端子台は、上記突出方向において上記弾性部材の少なくとも一部と隣り合う位置であって、かつ上記積層方向において上記コンデンサに隣り合う位置に設けられていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
また、本発明の第2の態様は、半導体素子を内蔵した本体部から制御端子およびパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記制御端子に接続され、上記半導体モジュールのスイッチング動作を制御する制御回路基板と、
上記半導体モジュールの上記パワー端子に電気的に接続されるコンデンサ及びリアクトルと、
上記コンデンサ及び上記リアクトルを冷却する第1冷却器と、
外部機器と接続するための入出力端子と、
該入出力端子を固定する端子台とを備え、
上記コンデンサ及び上記リアクトルは、上記冷却器の冷却面にそれぞれ載置され、
上記複数の冷媒流路により、上記半導体モジュールを冷却する第2冷却器が構成され、
上記制御端子の突出方向において、上記制御回路基板と、上記積層体と、上記コンデンサ及び上記リアクトルと、上記第1冷却器とが、この順に配置されており、
上記端子台は、上記積層体の積層方向と上記突出方向との双方に直交する幅方向において上記コンデンサに隣り合う位置に設けられていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項2)。
そのため、電力変換装置を小型化することができる。すなわち、上記構成にすると、上記突出方向から見た場合に、弾性部材の少なくとも一部と端子台とが重なっているため、突出方向から見た電力変換装置の面積を小さくすることが可能になる。そのため、電力変換装置を小型化しやすい。
この場合には、電力変換装置を小型化することができる。すなわち、電力変換装置は、多数の半導体モジュールと多数の冷媒流路とを積層した上記積層体を備えるため、上記積層方向に長くなりやすい。そのため、仮に、上記突出方向から見た場合に、積層方向における、積層体に隣接する位置に端子台を設けたとすると、電力変換装置の積層方向の長さが更に長くなり、電力変換装置が大型化することがある。しかしながら、上記突出方向から見た場合に、上記幅方向における、積層体に隣接する位置に端子台を設ければ、電力変換装置の積層方向の長さを抑制でき、電力変換装置が大型化することを防止できる。
この場合には、例えば、送風機を使って、上記貫通穴と上記冷媒流路とに送風することにより、半導体モジュールと、コンデンサと、リアクトルとを冷却することができる。また、貫通穴と冷媒流路とはそれぞれ同一方向に貫通しているため、貫通穴用の送風機と、冷媒流路用の送風機とを別々に設ける必要はなく、1個の送風機を使って、冷媒流路と貫通穴とにそれぞれ送風することが可能となる。
電力変換装置に係る実施例について、図1〜図8を用いて説明する。
図1、図2に示すごとく、本例の電力変換装置1は、積層体10と、制御回路基板3と、コンデンサ4と、リアクトル5と、第1冷却器6とを備える。積層体10は、複数の半導体モジュール2と複数の冷媒流路11とを積層してなる。
半導体モジュール2は、半導体素子23(図7参照)を内蔵した本体部20を備える。この本体部20から制御端子21およびパワー端子22がそれぞれ反対方向に突出している。
冷媒流路11には、半導体モジュール2を冷却する冷媒19が流れる。
コンデンサ4及びリアクトル5は、半導体モジュール2のパワー端子22に電気的に接続されている。
第1冷却器6は、コンデンサ4及びリアクトル5を冷却する。
また、複数の冷媒流路11により、半導体モジュール2を冷却する第2冷却器7が構成されている。
制御端子21の突出方向(Z方向)において、制御回路基板3と、積層体10と、コンデンサ4及びリアクトル5と、第1冷却器6とが、この順に配置されている。
なお、本例では、一方の側壁811と積層体10との間に弾性部材17を設けたが、他方の側壁812と積層体10との間に弾性部材17を設けてもよい。この場合、積層体10は一方の側壁811に向けて押圧されることになる。
上アーム側半導体素子23aと下アーム側半導体素子23bには、それぞれフリーホイールダイオード素子250が逆並列接続している。
第1半導体モジュール2a〜第3半導体モジュール2cのリアクトル接続端子22cは、第1リアクトル接続バスバー14cを介して、第1コイル素子L1の一方の端子51に接続している。また、第4半導体モジュール2d〜第6半導体モジュール2fのリアクトル接続端子22cは、第2リアクトル接続バスバー14dを介して、第2コイル素子L2の一方の端子53に接続している。
また、第2リアクトル5bは、第1端子53と第2端子54との2個の端子を備える。これら2個の端子53,54の間に、第2コイル素子L2が接続している。
このようにすると、電力変換装置1を小型化することができる。すなわち、上記構成にすると、Z方向から見た場合に、弾性部材17の一部と端子台71とが重なっているため、Z方向から見た電力変換装置1の面積を小さくすることが可能になる。そのため、電力変換装置1を小型化しやすい。
また、本例では図1、図5に示すごとく、コンデンサ4に対してX方向に隣接し、かつ弾性部材17に対してZ方向に隣接するスペースSに、端子台71を配置できる。そのため、このスペースSを有効活用することができる。
また、弾性部材17のZ方向における長さは、フレーム81のZ方向における長さよりも短い。フレーム81の端子台71側の端部819と、弾性部材17との間には隙間ESが形成されている。そして、端子台71の入出力端子70と、コンデンサ4の端子とを締結するボルト716の一部(頭部)が、隙間ES内に位置している。
このようにすると、隙間ES内にボルト716の一部を入れることができるため、ボルト716とフレーム81とが干渉することを防止でき、電力変換装置1の、Z方向における長さを短くすることができる。これにより、電力変換装置1を小型化することが可能になる。
本例は、コンデンサ4と、リアクトル5と、端子台71の配置位置を変更した例である。図10に示すごとく、本例の電力変換装置1は、X方向に向って、第1リアクトル5aと、コンデンサ4と、第2リアクトル5bとをこの順に配置してある。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
本例では、Z方向から見た場合に、Y方向における、積層体10に隣接する位置に、端子台71が設けられている。
このようにすると、電力変換装置1を小型化することができる。すなわち、電力変換装置1は、多数の半導体モジュール2と多数の冷媒流路11とを積層した積層体10を備えるため、X方向に長くなりやすい。そのため、仮に、Z方向から見た場合に、X方向における、積層体10に隣接する位置に端子台71を設けたとすると、電力変換装置1のX方向の長さが更に長くなり、電力変換装置1が大型化することがある。しかしながら、Z方向から見た場合に、Y方向における、積層体10に隣接する位置に端子台71を設ければ、電力変換装置1のX方向の長さを抑制でき、電力変換装置1が大型化することを防止できる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、コンデンサ4の端子締結部450,460,470の延出方向を変えた例である。図11に示すごとく、本例では、第1端子締結部450と、第2端子締結部460と、第3端子締結部470とが、それぞれY方向における一方側に延出し、第1端子41と第2端子42とが、それぞれY方向における他方側に延出している。
その他、実施例2と同様の構成を備える。
その他、実施例2と同様の作用効果を有する。
本例は、第1冷却器6と第2冷却器7とを空冷式にした例である。図12、図13に示すごとく、第1冷却器6には貫通穴60が形成されている。第2冷却器7の冷媒流路11と貫通穴60とは、それぞれY方向に貫通している。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
10 積層体
11 冷媒流路
2 半導体モジュール
21 制御端子
22 パワー端子
3 制御回路基板
4 コンデンサ
5 リアクトル
6 第1冷却器
7 第2冷却器
Claims (3)
- 半導体素子を内蔵した本体部から制御端子およびパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記制御端子に接続され、上記半導体モジュールのスイッチング動作を制御する制御回路基板と、
上記半導体モジュールの上記パワー端子に電気的に接続されるコンデンサ及びリアクトルと、
上記コンデンサ及び上記リアクトルを冷却する第1冷却器と、
外部機器と接続するための入出力端子と、
該入出力端子を固定する端子台と、
上記積層体を積層方向に押圧して固定する弾性部材とを備え、
上記コンデンサ及び上記リアクトルは、上記冷却器の冷却面にそれぞれ載置され、
上記複数の冷媒流路により、上記半導体モジュールを冷却する第2冷却器が構成され、
上記制御端子の突出方向において、上記制御回路基板と、上記積層体と、上記コンデンサ及び上記リアクトルと、上記第1冷却器とが、この順に配置されており、
上記端子台は、上記突出方向において上記弾性部材の少なくとも一部と隣り合う位置であって、かつ上記積層方向において上記コンデンサに隣り合う位置に設けられていることを特徴とする電力変換装置。 - 半導体素子を内蔵した本体部から制御端子およびパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記制御端子に接続され、上記半導体モジュールのスイッチング動作を制御する制御回路基板と、
上記半導体モジュールの上記パワー端子に電気的に接続されるコンデンサ及びリアクトルと、
上記コンデンサ及び上記リアクトルを冷却する第1冷却器と、
外部機器と接続するための入出力端子と、
該入出力端子を固定する端子台とを備え、
上記コンデンサ及び上記リアクトルは、上記冷却器の冷却面にそれぞれ載置され、
上記複数の冷媒流路により、上記半導体モジュールを冷却する第2冷却器が構成され、
上記制御端子の突出方向において、上記制御回路基板と、上記積層体と、上記コンデンサ及び上記リアクトルと、上記第1冷却器とが、この順に配置されており、
上記端子台は、上記積層体の積層方向と上記突出方向との双方に直交する幅方向において上記コンデンサに隣り合う位置に設けられていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置において、上記第1冷却器と上記第2冷却器とは空冷式であり、上記第1冷却器には貫通穴が形成され、上記冷媒流路と上記貫通穴とは、上記積層体の積層方向と上記突出方向との双方に直交する幅方向に貫通しており、上記冷媒流路と上記貫通穴とにそれぞれ空気が流れるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
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